DE663000C - Einrichtung zur Sicherstellung der Selbsterregung von Drehstromgeneratoren, insbesondere zur Schnellerregung - Google Patents
Einrichtung zur Sicherstellung der Selbsterregung von Drehstromgeneratoren, insbesondere zur SchnellerregungInfo
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K19/00—Synchronous motors or generators
- H02K19/16—Synchronous generators
- H02K19/38—Structural association of synchronous generators with exciting machines
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zur Sicherstellung der Selbsterregung von Drehstromgeneratoren,
insbesondere zur Schnellerregung, bei denen die Erregerwicklung des Generators betriebsmäßig über in Gleichrichterschaltung
arbeitende Entladungsstrecken gespeist wird. Bekanntlich haben derartige Erregereinrichtungen
den Vorteil, daß besondere Erregermaschinen, die mechanisch insbesondere
ίο bei Turbogeneratoren schwierig auszuführen
sind, vermieden werden können, und daß die Regelung der Erregung sehr rasch, praktisch
trägheitslos, mit großer Genauigkeit und Stabilität des Regelpunktes erfolgen kann. Zur betriebsmäßigen
Regelung der Erregung kann dabei in bekannter Weise die Gittersteuerung der Entladungsstrecken, für welche vorzugsweise
solche mit Dampf- oder Gasfüllung in Frage kommen, verwendet werden. Es ist nun aber
nicht ohne weiteres möglich, mit derartigen Erregereinrichtungen eine Selbsterregung großer
Generatoren einzuleiten, weil vielfach die Remanenzspannung des Generators nicht ausreicht,
um die Erregergleichrichter zum Ansprechen zu bringen und damit eine geringe Ersterregung
herbeizuführen.
Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es beispielsweise bekannt, den Drehstromgenerator
beim Anlauf anfänglich über besonders vorzusehende bzw. besondere, im Kraftwerk vorhandene
Hilfsspannungsquellen zu erregen, bis die erzeugte Generatorspannung so weit angestiegen
ist, daß der vom Generator gespeiste Erregergleichrichter arbeitsfähig wird. Derartige
Einrichtungen sind jedoch wieder abhängig vom Vorhandensein dieser besonderen Hilfsnetze,
wozu noch der Mangel kommt, daß, falls eine solche Hilfsstromquelle ein Wechselstromnetz ist
und nicht für sie ein besonderer, nur während des Anlaufes gebrauchter Gleichrichter vorgesehen
wird, auf der Wechselstromseite des Erregergleichrichters Spannungen verschiedener Frequenz
sich superponieren, da beim Anlauf die vom Generator erzeugte Frequenz stetig von
Null aus anwächst.
Weiterhin sind Anordnungen bekanntgeworden, bei denen über Gleichrichter dem Hauptgenerator
die Erregung zugeführt wird. Die Speisespannung für derartige Erregergleichrichter
wird von einem Wechselstromhilfsgenerator geliefert, der seinerseits eine zusätzliche
Hilfserregermaschine besitzt oder über Hilfsgleichrichter von seinen Klemmen aus erregt
wird. Im ersteren Falle wird eine zusätzliche, den Aufwand vergrößernde Gleichstrommaschine
benötigt, im zweiten Falle haftete den Anordnungen der Nachteil an, daß bei Rückzündungen
des Hilfsgleichrichters die für die Selbsterregung notwendige Restmagnetisierung
des Hilfsgenerators zufolge der als Kurzschluß wirkenden Rückzündung zum Verschwinden
gebracht wird.
Alle diese Nachteile werden gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß als Hilfsgenerator
eine Drehstrommaschine mit Permanentmagnet- oder Kondensatorerregung vorgesehen
ist. Dieser wird auf der Welle des Synchrongenerators zur Lieferung der Anfangserregung
angeordnet und derart bemessen, daß er beim Anlauf, oder auch, wenn die Spannung des vom
Generator gespeisten Netzes infolge eines Kurz-Schlusses o. dgl. sehr stark abgesunken ist, die
Spannung des Synchrongenerators in kurzer Zeit so hoch treibt, daß die Zündspannung der
Gleichrichterentladungsstrecken überschritten und damit der Erregergleichrichter in Betrieb
genommen wird.
Als Hilfsgenerator kommt gemäß der Erfindung eine Drehstrommaschine mit Permanentmagneten
oder Kondensatorerregung zur Verwendung. Der vom Hilfsgenerator erzeugte
Wechselstrom wird über gleichrichtende Elemente, vorzugsweise über Trockengleichrichterelemente,
der Erregerwicklung des Synchrongenerators zugeführt. Ist die Arbeitswicklung
des Hilfsgenerators im Ständer untergebracht, so geschieht dies über Schleifringe. Es kann aber
umgekehrt auch die Arbeitswicklung des Hilfsgenerators auf dem Läufer vorgesehen sein.
Dann werden zweckmäßig auch die Trockengleichrichterelemente in an sich bekannter Weise
umlaufend im Läufer angeordnet, so daß keinerlei Schleifringe benötigt werden.
Der Erfindungsgedanke möge an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausfübrungsbeispiele
näher erläutert werden. Das Netz 1 wird von der Ständerwicklung 3 des Synchrongenerators 2 gespeist, dessen Polrad die Erregerwicklung
4 trägt. Betriebsmäßig dient zur Erregung dieser Wicklung 4 über die Schleifringe
ein Gleichrichter, der aus dem Gleichrichtertransformator 7 und dem Gleichrichtergefäß 8
besteht und aus dem Netz ι gespeist wird. Auf der Welle des Synchrongenerätors 2 ist ferner
ein Hilfsgenerator 5 angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Fig. I ist dies
ein Synchrongenerator, dessen Polrad ein umlaufender Permanentmagnet ist. Die Klemmen
des Hilfsgenerators speisen über Trockengleichrichterelemente 6 die gleichen Schleifringe der Erregerwicklung
4 wie der Erregergleichrichter7, 8. Soll der Synchrongenerator in Betrieb gesetzt
werden, oder ist infolge einer Störung die Spannung im Netz 1 auf einen sehr niedrigen Wert
abgesunken, so können die Lichtbogen im Gefäß
8 nicht mehr aufrechterhalten werden bzw. nicht zünden. Nach Maßgabe der von der Antriebsmaschine eingeleiteten Drehzahl des Aggregates
erzeugt dann der Hilfsgenerator 5 eine Wechselspannung, welche die Anfangserregung
für die Wicklung 4 liefert und mit wachsender Drehzahl steigt. Infolge der Auferregung steigt
die von der Wicklung 3 des Generators gelieferte Netzspannung und damit die Anodenspannungen
der Entladungsstrecken im Gefäß 8 so lange, bis diese Entladungsstrecken zünden. Von nun an
beteiligt sich auch der Erregergleichrichter an der Lieferung der Erregerspannung, Steigt mit
weiter wachsender Netzspannung der Mittelwert der vom Erregergleichrichter 7, 8 gelieferten
Gleichspannung über den Mittelwert der vom Hilfsaggregat gelieferten Gleichspannung 8 —;
dieses ist entsprechend zu bemessen — so wird der Stromdurchgang durch die Ventile 6 selbsttätig
gesperrt, und es ist damit ein stoßfreier und allmählicher Übergang der Erregung vom Hilfsaggregat
auf den betriebsmäßig arbeitenden Erregergleichrichter erreicht.
Statt eines Synchrongenerators mit Permanentmagneten
kann auch der an sich bekannte, über Kondensatoren selbsterregbare
Asynchrongenerator mit kurzgeschlossener Sekundärwicklung für den vorliegenden Zweck als
Hilfsmaschine Anwendung finden. Ein Ausführungsbeispiel für eine derartige Einrichtung
ist in Fig. 2 dargestellt. Auf der Welle des Synchrongenerators 2 ist der Läufer 9 des Asynchrongenerators
5 angeordnet, der ein Käfigläufer sein kann. Die einzelnen Phasen der
Ständerwicklung 10 sind jeweils über Kondensatoren 11 kurzgeschlossen, so daß in bekannter
Weise bei Erreichung einer bestimmten kritischen Drehzahl, deren Höhe von der Bemessung
der Kondensatoren abhängt, bei offenem Belastungskreis des Hilfsgenerators Selbsterregung
einsetzt. Die Ständerwicklung 10 kann über Trockengleichrichterelemente 6 und
den Kontakt des Relais 12 an die Schleifringe der Erregerwicklung 4 des Hauptgenerators 2
angeschlossen werden, welche außerdem dauernd mit den Gleichstromklemmen des aus dem Netz 1
gespeisten Erregergleichrichters 7, 8 verbunden 1°°
ist. Im Ausführungsbeispiel wird die Auslösespule des Relais 12 aus einer Hilfsstromquelle 15
über einen vom Relais 14 betätigten Ruhekontakt und einen vom Relais 13 betätigten
Arbeitskontakt gespeist. i°5
Die Arbeitsweise dieser Einrichtung ist die folgende: Wird der Synchrongenerator 2 angelassen
und die Drehzahl langsam erhöht, so ist zunächst auch der Hilfsgenerator 5 unerregt und
damit der Arbeitskontakt des Relais 13 geöffnet, no
so daß auch die Verbindung des Hilfsgenerators mit dem Hüfsgleichrichter bzw. der Erregerwicklung 4 im Relais 12 unterbrochen ist. Die
Kondensatoren 11 sind zweckmäßig so bemessen, daß bei einer möglichst niedrigen Drehzahl der i"5
eneratorwelle bereits Selbsterregung einsetzt. Statt die Phasenwicklungen des Hilfsgenerators
über Kondensatoren kurzzuschließen, können übrigens auch in bekannter Weise die Kondensatoren
zwischen den Ausgangsklemmen der Ständerwicklung 10 angeordnet sein. Die Sternverbindung
ist dann allerdings fest anzuordnen
und die Verbindung mit der Belastung auf andere Weise zu unterbrechen. Hat die Selbsterregung
eingesetzt, so darf die Belastung des Hilfsgenerators eingeschaltet werden, d. h. also der Hilfsgleichrichter
6 bzw. die Erregerwicklung 4. Zu diesem Zweck ist das von einem der Selbsterregerströme
betätigte Relais 13 vorgesehen, bei dessen Schließung der Kontakt des Relais 12 die
Verbindung mit der Belastung. herstellt. Der
t ο Generator 2 wird aus dem Hilfsgenerator während des Hochfahrens erregt, bis die Spannung
im Netz 1 ausreicht, um den Erregergleichrichter 7, 8 zum Einsatz zu bringen. Steigt die
Spannung des Erregergleichrichters weiter an, so wird an sich, vermöge der Ventilwirkung der
Gleichrichterelemente 6, der vorn Hilfsgenerator gelieferte Strom selbsttätig unterbrochen. Darüber
hinaus kann jedoch, vorteilhaft nach Erreichung einer etwas höheren Gleichspannung
im Erregerkreis die Verbindung des Hilfsgenerators mit der Erregerwicklung mittels des vom
betriebsmäßigen Erregergleichstrom bzw. der Erregergleichspannung betätigten Relais 14 abgeschaltet
werden. Im Fall von während des Betriebes auftretenden Störungen, beispielsweise
eines Kurzschlusses im Netz 1, setzt die Hilfserregung selbsttätig ein, sobald die Netzspannung
so weit absinkt, daß der Erregergleichrichter nicht mehr ordnungsmäßig weiterarbeiten
kann.
Gegebenenfalls kann der Hilfsgenerator auch mit einer an den Außenklemmen kurzgeschlossenen
Ständerwicklung und einer mehrphasig auf dem Läufer angeordneten Arbeitswicklung
ausgeführt werden. Die Trockengleichrichter 6 sowie die Kondensatoren 11 können dabei vorteilhaft
umlaufend auf der Welle angeordnet sein. Zur Einschaltung der Belastung oberhalb der
kritischen Selbsterregungsdrehzahl kann in
4» diesem Falle besonders vorteilhaft ein Zentrifugalschalter dienen, da dann vom Zentrifugalschalter
zu der zu unterbrechenden Leitung keinerlei Schleifringe als Verbindung notwendig
sind.
5 Der Erfindungsgedanke gestattet eine einfache und sichere Selbsterregung auch sehr großer und
sehr schnell laufender Turbogeneratoren, bei denen bekanntlich die konstruktive Durchbildung
von Gleichstromerregermaschinen große Schwierigkeiten bereiten würden. Eine Abschaltung
des Erregergenerators von der Erregerwicklung des Drehstromgenerators nach erfolgtem
Übergang des Erregerstromes vom Hilfsgenerator auf den Erregergleichrichter ist grundsätzlich
nicht notwendig, da die Unterbrechung der Stromlieferung durch den Erregergenerator
selbsttätig infolge der Sperrwirkung der Ventile vor sich geht, sobald die vom Erregergleichrichter
gelieferte Gleichspannung größer als die vom Hilfsgenerator gelieferte Spannung wird.
Die Leistung des Hilfsgen erators braucht nur so groß bemessen zu sein, daß mit seiner Hilfe eine
Netzspannung solcher Größe erreicht werden kann, daß der Erregergleichrichter anspringt.
Je nach der Betriebsspannung und der Größe des zu erregenden Generators genügt also eine Erregerleistung
von etwa 1 bis 10% der betriebsmäßigen
Erregerleistung.
Bei Anwendung eines Synchrongenerators mit Permanentmagneten als Erregerhilfsmaschine,
wie er in dem Ausführungsbeispiel (Fig. 1) beschrieben wurde, kann die Wirkung des permanenten
Erregerfeldes im Hilfsgenerator in bekannter Weise durch kapazitive Belastung des
Synchronhilfsgenerätors unterstützt werden.
Zur Regelung der Erregerspannung kann betriebsmäßig eine Gittersteuerung des Erregergleichrichters
und während des Anlassens beispielsweise eine Regelung durch Änderung des
Widerstandes der Kurzschlußwicklung des Asynchrongenerators erzielt werden, indem in den
Kurzschlußkreis regelbare Blind- oder Wirkwiderstände eingeschaltet werden. Diese können
in Abhängigkeit von Betriebsgrößen des Hauptgenerators veränderbar sein. Ebenso kann eine
Änderung der Erregung bei Verwendung eines Synchronhilfsgenerators durch Änderung der
zusätzlichen kapazitiven Belastung bewirkt werden.
Gegenüber den Einrichtungen zur Fremderregung des Synchrongenerators während des
Anlaufs aus einem Hilfsnetz oder einem besonderen Hilfsumformer bietet die den Erfindungsgedanken verkörpernde Einrichtung den Vorteil
der vollständigen Unabhängigkeit der Maschineneinheit von äußeren Einflüssen.
Claims (7)
1. Einrichtung zur Sicherstellung der Selbsterregung von Drehstromgeneratoren,
insbesondere zur Schnellerregung, bei der die Erregerwicklung des Generators betriebsmäßig
über in Gleichrichterschaltung arbeitende, für die volle Erregerleistung bemessene
Entladungsstrecken gespeist wird, und auf der Welle des Generators ein Hilfsgenerator
zur Lieferung der Anfangserregung angeordnet und derart bemessen ist, daß er während
des Anlaufs oder nach Störungen die Spannung des Generators in kurzer Zeit so hoch no
treibt, daß die Zündspannung der an die Klemmen des Generators angeschlossenen Entladungsstrecken überschritten und der
Erregergleichrichter in Betrieb genommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfsgenerator
eine Drehstrommaschine mit Permanentmagneten oder Kondensatorerregung vorgesehen ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitswicklung des
Hilfsgenerators über gleichrichtende Elemente, vorzugsweise Trockengleichrichter,
derart an die Erregerwicklung des Generators angeschlossen ist, daß nach dem Einsetzen
der Entladung im Haupterregergleichrichter die wachsende Gleichspannung des Haupterregergleichrichters
selbsttätig die Stromführung des Hilfsgenerators und des Hilfsgleichrichters
unterbricht.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Hilfsgenerator ein
Fliehkraftschalter angeordnet ist, welcher erst nach Überschreiten der für die Selbsterregung
kritischen Drehzahl die Erregerwicklung des Hauptgenerators anschaltet.
4! Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen der Hilfsgeneratorwicklung
und der auf dem Hauptgenerator angeordneten Erregerwicklung Schaltkontakte (12) vorgesehen sind, welche
in Abhängigkeit von einem unmittelbar einem Selbsterregerkondensator vorgeschalteten
Relais (13) nur dann selbsttätig geschlossen werden, wenn' die Selbsterregung
eingesetzt hat.
5· Einrichtung nach Anspruch ι oder folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Hilfsgeneratorwicklung und der auf dem Hauptgenerator angeordneten Erregerwicklung
die Kontakte eines Relais vorgesehen sind, welches die Hilfserregung in
Abhängigkeit vom Einsetzen des Erregergleichstromes im Haupterregergleichrichter
unterbricht.
6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, mit asynchronem Hilfsgenerator,
dadurch gekennzeichnet, daß in die Kurzschlußwicklung des asynchronen Hilfsgenerators
regelbare Bund- oder Wirkwiderstände eingeschaltet sind, die gegebenenfalls in Abhängigkeit von Betriebsgrößen des Drehstromgenerators veränderbar sind.
7. Einrichtung nach Anspruch 1 mit synchronem Hilfsgenerator, dadurch gekennzeichnet,
daß die Arbeitswicklung des synchronen Hilfsgenerators zusätzlich durch gegebenenfalls willkürlich oder selbsttätig
veränderbare Kapazitäten belastet ist.
Hierzu ι Blatt Zeichnungen
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEA77851D DE663000C (de) | 1935-12-06 | 1935-12-06 | Einrichtung zur Sicherstellung der Selbsterregung von Drehstromgeneratoren, insbesondere zur Schnellerregung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEA77851D DE663000C (de) | 1935-12-06 | 1935-12-06 | Einrichtung zur Sicherstellung der Selbsterregung von Drehstromgeneratoren, insbesondere zur Schnellerregung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE663000C true DE663000C (de) | 1938-07-28 |
Family
ID=6947229
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEA77851D Expired DE663000C (de) | 1935-12-06 | 1935-12-06 | Einrichtung zur Sicherstellung der Selbsterregung von Drehstromgeneratoren, insbesondere zur Schnellerregung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE663000C (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE755413C (de) * | 1940-09-20 | 1953-03-09 | Sachsenwerk Licht & Kraft Ag | Einrichtung zum kurzzeitigen Antrieb der Hilfserregermaschine eines mit einem Erregerumformer ausgeruesteten Wechselstromgenerators |
DE758668C (de) * | 1939-03-05 | 1954-02-22 | Siemens Schuckertwerke A G | Erregung von selbsterregten Wechselstromgeneratoren |
DE949960C (de) * | 1950-05-16 | 1956-11-08 | Siemens Ag | Einrichtung zur Lieferung einer der Drehzahl proportionalen Gleichspannung |
DE964892C (de) * | 1950-09-08 | 1957-05-29 | Bbc Brown Boveri & Cie | Synchrongenerator mit direkt gekuppeltem Hilfsgenerator |
-
1935
- 1935-12-06 DE DEA77851D patent/DE663000C/de not_active Expired
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE758668C (de) * | 1939-03-05 | 1954-02-22 | Siemens Schuckertwerke A G | Erregung von selbsterregten Wechselstromgeneratoren |
DE755413C (de) * | 1940-09-20 | 1953-03-09 | Sachsenwerk Licht & Kraft Ag | Einrichtung zum kurzzeitigen Antrieb der Hilfserregermaschine eines mit einem Erregerumformer ausgeruesteten Wechselstromgenerators |
DE949960C (de) * | 1950-05-16 | 1956-11-08 | Siemens Ag | Einrichtung zur Lieferung einer der Drehzahl proportionalen Gleichspannung |
DE964892C (de) * | 1950-09-08 | 1957-05-29 | Bbc Brown Boveri & Cie | Synchrongenerator mit direkt gekuppeltem Hilfsgenerator |
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